CN108624234A - 一种化学机械抛光液 - Google Patents

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尹先升
贾长征
王雨春
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    • C09G1/00—Polishing compositions
    • C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

本发明提供一种化学机械抛光液，其中包含纳米研磨颗粒、含有季铵结构官能团的有机硅化学添加剂及pH调节剂。本发明选用纳米研磨颗粒在经所选含有季铵基团的有机硅处理后，在pH 2～12范围内显示出良好的稳定性，并且在低的颗粒浓度下具有高的二氧化硅抛光速率和低抛光表面缺陷率。

Description

一种化学机械抛光液
技术领域
本发明涉及化学机械抛光领域，尤其涉及一种化学机械抛光液。
背景技术
二氧化硅研磨颗粒是目前应用最广泛的CMP研磨剂，但目前报道的二氧化硅对高密度等离子体(HDP)的抛光速率普遍较低，通常需要通过提高抛光液中二氧化硅的浓度来达到高的HDP抛光速率，但高的固含量增加了抛光液的成本，并且容易导致如划伤等抛光缺陷的产生，如专利200510116191.9公开了一种以二氧化硅为研磨颗粒的抛光液，HDP抛光速率较低。
二氧化铈在很低的固含量条件下具有较高的选择性和抛光终点自动停止的特性，逐渐在半导体制造工艺中得到重视。但是，目前市场上制备的二氧化铈往往存在粒径大，或者分散性差的问题，容易使抛光工件表面产生划痕的缺陷，严重影响抛光质量。
如何将二氧化硅和二氧化铈这两种CMP磨料的抛光优势结合起来是行业发展追求的目标。近年来，有研究报道指出，通过氨基硅烷偶联剂对氧化硅磨料进行表面处理，可以实现对二氧化硅磨料表面电荷由负电荷转为正电荷，从而在较低的固含量条件下，实现高的二氧化硅抛光去除速率，同时，经表面处理后的二氧化硅磨料自身良好的颗粒特性(如球形颗粒形貌，均一的颗粒粒径分布范围等)保证了抛光过程中低缺陷率的出现。但是，上述改性处理对应的应用优点只能在酸性体系的抛光液中得到显现，在中性到碱性区间范围内，改性后颗粒表面电荷不能呈现正电荷特性，体系稳定性急剧下降，抛光性能丧失。因此，如何改性CMP磨料，使其在酸碱pH范围内均具有良好的抛光特性是业内急需解决的技术难点。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种新的化学机械抛光液。该抛光液选用纳米研磨颗粒为磨料，在经所选含有季铵盐基团的有机硅处理后研磨颗粒在pH 2～12范围内显示出良好的稳定性，并且在低的颗粒浓度下具有高的二氧化硅抛光速率和低抛光表面缺陷率。
具体地，本发明公开一种化学机械抛光液，包含纳米研磨颗粒、含有季铵结构官能团的有机硅化学添加剂及pH调节剂。
其中，所述含有季铵结构官能团的有机硅化学添加剂通过与纳米研磨颗粒表面发生化学反应，接枝到纳米研磨颗粒表面，形成具有季铵盐基团的表面修饰层。
其中，所述纳米研磨颗粒为二氧化硅和/或二氧化铈。
其中，所述二氧化铈或二氧化硅研磨颗粒的浓度较佳为0.1～10wt％。
其中，所述含有季铵结构官能团的有机硅化学添加剂较佳为硅烷偶联剂，其浓度较佳为0.001％～0.1wt％。
优选地，所述硅烷偶联剂结构具有以下通式：
[(R2O)3-nR3nSiR1NR4R5R6]X
其中，较佳地，R1为烷烃基或烷烃链；R2、R3、R4、R5、R6为烃基。优选地，R2为甲基或乙基，R3、R4、R5、R6为甲基。
其中，所述的化学机械抛光液的pH值较佳为2～12。
与现有技术相比较，本发明公开了一种含有表面改性处理的纳米研磨颗粒的化学抛光液，其特征在于以纳米二氧化铈或二氧化硅为研磨颗粒，通过预先添加含有的有机硅或硅烷偶联剂对研磨颗粒表面修饰，使纳米二氧化铈或二氧化硅研磨颗粒表面在很宽的pH值范围内呈现出正电荷分布。经过表面改性后的纳米研磨颗粒，可以在相对低的固含量条件下，实现高的HDP抛光速率，并降低或避免了抛光过程中划痕等缺陷的出现。
具体实施方式
本实施例中所选用原料皆市售可得，将除研磨颗粒外的组分按照表中所列的含量，在去离子水中混合均匀，用KOH调节到所需pH值，然后加入研磨颗粒分散液，若pH下降则用KOH调节到所需的pH值，并用去离子水补足百分含量至100wt％，即可制得化学机械抛光液如下表1所示。
另外需要说明的是，抛光液中使用的磨料颗粒为原始浓度5wt％至50wt％的水分散液，颗粒的粒径为平均折合直径，其平均粒径由Malvern公司的Nano-ZS90激光粒度分析仪测定；抛光液中使用的氧化铈颗粒的晶粒度通过XRD-6100岛津X射线衍射仪测试。
表1对比例及实施例配比及具体实施结果
将上述实施例1～10和对比例1～4中配制的化学机械抛光液对空白TEOS和SiN晶片进行抛光，并将抛光效果进行对比。
抛光条件：Logitech抛光垫，向下压力3psi，转盘转速/抛光头转速＝60/80rpm，抛光时间60s，化学机械抛浆料流速100mL/min。抛光所用HDP晶圆切片均由市售(例如美国SVTC公司生产的)8英寸镀膜晶圆切片而成。抛光所用的HDP晶圆切片上HDP层厚度由NAPSON公司生产的RT-7O/RG-7B测试仪测得，用抛光前后测得的厚度差值除以抛光耗用时间即得HDP去除速率。抛光时间为1分钟。实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。具体结果如表2所示：
表2实施例1-10和对比例1-4的抛光效果
从表2可以看出，实施例1-10，与对比实施例1-4相比，其通过含有季铵盐基团的有机硅化学添加剂处理纳米磨料，使纳米二氧化铈或二氧化硅研磨颗粒表面在很宽的pH值范围内呈现出正电荷分布。经过表面改性后的纳米研磨颗粒，可以在相对低的固含量条件下，在pH 2-12范围内，实现高的HDP抛光速率，并降低或避免了抛光过程中划痕等缺陷的出现。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (8)

1.一种化学机械抛光液，包含纳米研磨颗粒、含有季铵结构官能团的有机硅化学添加剂及pH调节剂。
2.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述纳米研磨颗粒为二氧化硅和/或二氧化铈。
3.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述纳米研磨颗粒的浓度为0.1～10wt％。
4.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述含有季铵结构官能团的有机硅化学添加剂为硅烷偶联剂。
5.如权利要求4所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述硅烷偶联剂的浓度为0.001％～0.1wt％。
6.如权利要求4所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述硅烷偶联剂结构通式具有以下通式：
[(R2O)3-nR3nSiR1NR4R5R6]X
其中，R1为烷烃基或烷烃链；R2、R3、R4、R5、R6为烃基。
7.如权利要求6所述的化学机械抛光液，其特征在于，R2为甲基或乙基，R3、R4、R5、R6为甲基。
8.如权利要求1-7任一所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述的化学机械抛光液的pH值为2～12。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101736344A (zh) * 2008-11-05 2010-06-16 罗门哈斯电子材料Cmp控股股份有限公司 化学机械抛光组合物及其相关方法
CN101802116A (zh) * 2007-09-21 2010-08-11 卡伯特微电子公司 利用经氨基硅烷处理的研磨剂颗粒的抛光组合物和方法
JP4577755B2 (ja) * 2003-12-02 2010-11-10 扶桑化学工業株式会社 変性コロイダルシリカの製造方法
CN102093816A (zh) * 2009-12-11 2011-06-15 安集微电子（上海）有限公司 一种化学机械抛光液
CN102361940A (zh) * 2009-01-20 2012-02-22 卡博特公司 包含硅烷改性金属氧化物的组合物
CN104745145A (zh) * 2013-12-26 2015-07-01 安集微电子（上海）有限公司 一种二氧化硅颗粒改性的制备方法及应用
CN105802510A (zh) * 2014-12-29 2016-07-27 安集微电子（上海）有限公司 一种化学机械抛光液及其应用

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4577755B2 (ja) * 2003-12-02 2010-11-10 扶桑化学工業株式会社 変性コロイダルシリカの製造方法
CN101802116A (zh) * 2007-09-21 2010-08-11 卡伯特微电子公司 利用经氨基硅烷处理的研磨剂颗粒的抛光组合物和方法
CN101736344A (zh) * 2008-11-05 2010-06-16 罗门哈斯电子材料Cmp控股股份有限公司 化学机械抛光组合物及其相关方法
CN102361940A (zh) * 2009-01-20 2012-02-22 卡博特公司 包含硅烷改性金属氧化物的组合物
CN102093816A (zh) * 2009-12-11 2011-06-15 安集微电子（上海）有限公司 一种化学机械抛光液
CN104745145A (zh) * 2013-12-26 2015-07-01 安集微电子（上海）有限公司 一种二氧化硅颗粒改性的制备方法及应用
CN105802510A (zh) * 2014-12-29 2016-07-27 安集微电子（上海）有限公司 一种化学机械抛光液及其应用

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